Préparatifs pour l`examen du 1 semestre SCIAP1 2015/16

LYCÉE TECHNIQUE DES ARTS ET MÉTIERS
Préparatifs pour l’examen du 1i er semestre
SCIAP1 2015/16
Raymond Kneip
18 janvier 2016
1 GÉNÉRALITÉS
L’examen écrit aura une durée maximale de deux heures. Toutes les constantes naturelles,
constantes des matériaux, graphiques à utiliser pour répondre aux questions seront four-
nis avec le questionnaire. Les équations nécessaires pour traiter les exercices ne seront pas
fournies avec le questionnaire.
Sont nécessaires pour l’examen :
1. une calculatrice ;
2. une règle et une équerre.
Ni le cours ni un autre outil contenant le cours, ni le portable pour effectuer des calculs ne
seront permis lors de l’examen.
L’examen portera sur le cours traité lors du premier semestre, en particulier sur le script
fourni avec le cours. Le cours est disponible sur :
BB1CA BCours SCIAP1
L’examen portera sur des questions théoriques, des questions de compréhension et des
exercices.
2 QUESTIONS MODÈLES
Des exercices comparables à ceux traités dans le cours (exercices et exemples) seront de-
mandés. Vous devez être capable de décrire et d’interpréter les diagrammes et figures vus lors
du cours.
Les questions suivantes vous donnent une idée des questions posées lors de l’examen.
1

La lumière - notions de base
1. Quel est le domaine de validité de l’optique géométrique ?
2. Faites la description de la propagation de la lumière dans le modèle géométrique.
3. La vitesse de la lumière est de 299 792 km / s . Est-ce que cette vitesse est toujours et
partout la même ?
4. Expliquez à l’aide d’un croquis les notions de cône d’ombre et d’ombre portée.
5.
Que peut-on dire sur les contours d’une ombre portée lorsqu’on utilise une seule source
ponctuelle ? Comment change l’aspect du bord de l’ombre lorsque la source lumineuse
est une source étendue?
6. Expliquez la notion de pénombre. Dans quel cas apparaît une pénombre ? Expliquez à
l’aide d’un croquis.
7. Est-ce que l’ombre portée d’une sphère est toujours circulaire ? Expliquez.
8. Donnez les définitions de la fréquence et de la longueur d’onde. Quelle relation existe-il
entre ces deux grandeurs ?
9. Quel est le domaine des longueurs d’onde pour le visible ? Comment s’appellent les
domaines adjacents au visible ?
La réflexion
1. Donnez la loi de la réflexion avec le schéma annoté.
2. Expliquez la notion de réflexion diffuse.
3. Que comprend-on par la notion source lumineuse orthotrope ?
4. Donnez la définition de la réflectance. De quels facteurs peut dépendre la réflectance ?
5. De quelle manière dépend la réflectance de l’angle d’incidence ?
La réfraction
1. Donnez la loi de la réfraction. Complétez par un schéma annoté.
2. Que peut-on observer, lorsqu’un rayon lumineux passe de l’air dans l’eau ; resp. de l’eau
dans l’air ? Quel est le milieu le plus resp. le moins réfringent ?
3. Expliquez le phénomène de la réflexion totale. Quel rôle joue l’incidence limite ?
4. Tracez le trajet d’un rayon lumineux à travers un prisme isocèle et rectangle en un point
pour qu’on observe une réflexion totale à l’intérieur de ce prisme.
5. Des prismes (p.ex. prismes de Porro) sont utilisés dans les jumelles. Donnez deux raisons
pour l’utilisation de ces prismes ?
6. Tracez un croquis annoté d’une fibre optique. Quelle relation existe-t-il entre l’indice de
réfraction des différents matériaux ?
7. Que comprend-on par la notion de dispersion ?
8. Un rayon de lumière blanche traverse un prisme. Quelles sont les observations qu’on
peut faire? Tracez schématiquement le diagramme de dispersion (indice de réfraction
en fonction de la longueur d’onde). Expliquez les observations à l’aide de ce diagramme
de dispersion.
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9. Quelle est l’utilité du nombre d’Abbe ? Donnez deux autres noms au nombre d’Abbe.
Les lentilles minces
1. Dessinez et annotez différents types de lentilles convergentes et divergentes.
2. Connaître le trajet des rayons caractéristiques.
3. Expliquez la notion de foyer et plan focal.
4. Donnez la définition de vergence d’une lentille.
5. A l’aide d’une lentille convergente, on veut obtenir une image (réelle) plus petite que
l’objet. Où doit-on placer l’objet en principe ? Quelle est la nature de l’image et le gran-
dissement dans ce cas ?
6. A l’aide d’une lentille convergente, on veut obtenir une image (réelle) plus grande que
l’objet. Où doit-on placer l’objet en principe ? Quelle est la nature de l’image et le gran-
dissement dans ce cas ?
7. Expliquez la notion de foyer virtuel pour une lentille divergente. Expliquez et faites une
figure de la situation.
8. Quelle est la nature de l’image et le grandissement en utilisant une lentille divergente?
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